Matlab实验指导书含答案汇总.docx

1、Matlab实验指导书含答案汇总实验Matlab 操作环境熟悉、实验目的1初步了解 Matlab 操作环境。2学习使用图形函数计算器命令 funtool 及其环境。二、实验内容熟悉 Matlab 操作环境，认识命令窗口、内存工作区窗口、历史命令窗口；学会使 用 format 命令调整命令窗口的数据显示格式；学会使用变量和矩阵的输入，并进行简 单的计算；学会使用 who 和 whos 命令查看内存变量信息；学会使用图形函数计算器 funtool ，并进行下列计算：1单函数运算操作。 求下列函数的符号导数(1)y=sin(x);(2)y=(1+x)A3*(2-x); 求下列函数的符号积分(1)y=

2、cos(x);(2)y=1/(1+x2);(3)y=1/sqrt(1-x2);(4)y=(x-1)/(x+1)/(x+2);求反函数(1)y=(x-1)/(2*x+3);(2)y=exp(x);(3)y=log(x+sqrt(1+x2);代数式的化简(1)(x+1)*(x-1)*(x-2)/(x-3)/(x-4);(2)sin (x)A2+cos(x)A2;(3)x+sin(x)+2*x-3*cos(x)+4*x*sin(x);2函数与参数的运算操作。从y=xA2通过参数的选择去观察下列函数的图形变化(1) y1=(x+1)A2 y2=(x+2)A2(3)y3=2*x2 y4=x2+2(5)y

3、5=x4 y6=x2/23两个函数之间的操作求和(1)sin(x)+cos(x)(2)1+x+x2+x3+x4+x5乘积(1) exp(-x)*sin(x)(2) sin(x)*x商(1) sin(x)/cos(x); x/(1+x2);(3) 1/(x-1)/(x-2);求复合函数(1) y=exp(u)u=sin(x)(2) y=sqrt(u)u=1+ex p(xA2)(3) y=sin(u)u=asin(x)(4) y=sinh(u)u=-x三、设计提示1初次接触 Matlab 应该注意函数表达式的文本式描述。2在使用图形函数计算器 funtool 时，注意观察 1号和 2 号窗口中函数

4、的图形。四、实验报告要求1.针对图形函数计算器fun tool，对每一类型计算记录其中一个图形的曲线。 2书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的 流畅。实验二： M 文件和 Mat 文件操作、实验目的1 .定制自己的工作环境。2.编写简单的 M 文件。3.保存内存工作区中的变量到.mat文件。4.学会只用 Matlab 帮助。二、实验内容1.使用format命令和File|Peferences菜单定制自己的工作环境。2.编写如下M文件，试调整参数a的大小，观察并记录y1、y2的波形特征。%example1.m t=0:pi/100:4*pi;a=3;y2=exp(

5、-t/a);y1=y2.*sin(a*t);plot(t,y1,-r,t,y2,:b,t,-y2,:b);3. 保存内存工作区变量 a、t、y1、y2到example1.mat文件；关闭Matlab，再重新 启动；观察内存工作区；重新根据.mat文件恢复原来的工作区变量。4.在命令窗口中查看 exp 函数的帮助；运行 helpwin 查看超文本格式的帮助文件， 试翻译并记录下信号处理工具箱( Signal Processing Toolbox)中的函数分类( Functions - Categorical List)。三、设计提示1可以用命令语句、菜单或按钮等多种方式执行命令。2用于编辑 M

6、文件的文本编辑器还可以执行和调试程序。3不同的工具箱可能包含同名的函数，查看帮助时应注意在左侧栏选择相应的工 具箱类别。四、实验报告要求1.对实验内容2,说明参数a的大小对y1、y2波形特征的影响。 2翻译命令窗口中的 exp 函数的帮助信息。3 .运行helpwin，试翻译并记录下信号处理工具箱(Signal Processing ToolboX中 的函数分类( Functions - Categorical List)。4.书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的 流畅。实验三：矩阵运算与元素群运算、实验目的1.掌握数组与矩阵的创建。2.掌握矩阵运算与数组运算。

7、3.掌握基本元素群运算。4.掌握向量与矩阵的特殊处理。二、实验内容三、设计提示1.等比数列可利用首项和公比的元素群的幕乘积生成。2.提取子矩阵，可灵活应用“：”号或空阵。3.尽量用Matlab函数生成上述矩阵或向量，不要用手工逐个输入。四、实验报告要求1.编写实现第二节实验内容中所使用的函数命令，并记录相应的生成结果。2.思考题：是否存在2X 2维的魔方矩阵？。3.书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的 流畅。五，参考答案1.代码：a=1:10b=5:-2:-5ans =1010ans =2. 代码：logspace(2,4,10) ans =1.0e+004 *

8、3. 代码 :D=10*rand(3,5)结果:0.15279.31818.46226.72146.81287.46794.65995.25158.38123.79484.45104.18652.02650.19648.31805.代码:A=magic(5); e=diag(A); E=diag(e) Matlab 语言及其在电子信息科学中的应用实验指导书结果；E =170000132106.代码:AA=magic(3);BB=rot90(AA,2);CC=AA+j*BB;DD=CC.;EE=conj(CC);A=abs(CC)B=angle(CC)C=abs(EE)D=angle(EE)结果

9、:8.24629.05547.21117.61587.07117.61587.21119.05548.24620.24501.46010.58801.16590.78540.40490.98280.11071.32588.24629.05547.21117.61587.07117.61587.21119.05548.2462D =-0.2450-1.4601-0.5880-1.1659-0.7854-0.4049-0.9828-0.1107-1.32587.代码:f=20*0.5.A(0:9);g=1:3:28; s=dot(f,g) 结果:s =158.67198.代码：A=magic(9)

10、;M=A(4:6,4:6); sum(A,1) sum(A,2)结果：ans = ans =369369369369369369369369369 9代码：T=1,2,3,4;2,3,4,5;3,4,5,6;4,5,6,7A=rot90(T);B=tril(A);T1=rot90(B,-1)结果： Matlab 语言及其在电子信息科学中的应用实验指导书T1 =实验四：线性方程组的求解一、 实验目的1.掌握恰定方程组的解法。2了解欠定方程组、超定方程组的解法。3.掌握左除法求解线性方程组。4.学会测试程序的运行时间。二、 实验内容1.用两种方法求下列方程组的解，并比较两种方法执行的时间。7x1

11、+ 14x2 - 9x3 2x4 + 5卷=100I 3右 - 15x2 - 13x3 - 6X4 - 4x5 = 200! -11x, 9X2 2X3+5x4 + 7x5 = 300 j 5x1 中 7X2 中 14x3 + 16X4 2卷=400L-2x1 + 5X2 + 12X3 11X4 4卷=5002.判定下列方程是恰定方程组、欠定方程组还是超定方程组，并求其解。6人 + 9爲 + 14x3 -11X4 + 5x5 68Xj + 14x2 - 7X3 -15x4 - 6忑=294I -2X1 + X2 - 7x3 + 12x4 - Xs = -4416人 +11x2 + 11X3 -

12、 9x4 -13x5 = 1033.用网孔电流法求如下电路的各支路电流。三、设计提示1 .在计算程序的执行时间之前，应注意用 clear命令将内存变量清空。2.求得线性方程组的解之后，代入原方程验证是否正确。四、实验报告要求1.编写实现第二节实验内容中所使用的函数命令，并记录相应的生成结果。2.对于电路的求解，应列出相应的网孔方程和结点方程，并注意方向。3.书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的 流畅。五、参考答案第一题:A=7,14,-9,-2,5;3,-15,-13,-6,-4;-11,-9,-2,5,7;5,7,14,16,-2;-2,5,12,-11,-4

13、;B=100;200;300;400;500;X=AB结果：X =370.9455-224.7276238.3333-138.1891503.6378第二题：A=6,9,14,-11,5;1,14,-7,-15,-6;-2,1,-7,12,-1;6,11,11,-9,-13;B=68;294;-441;103;X=AB结果：-26.3759-5.4126-38.3960-8.2392第三题：A=1,1,-1,1;0,20,40,0;60,0,40,0;0,0,40,40;B=0;10;50;-40;X=AB0.7857 0.3571 0.0714-1.0714实验五：函数编写与程序设计、实验目

14、的1.掌握函数的编写规则。2.掌握函数的调用。3.会用Matlab程序设计实现一些工程算法问题。二、实验内容1.编写一个y,y1,y2=mwave（f1,m1,f2,m2）函数，实现以下功能，并绘出 y1、y2、y 在t 0，2n 区间500个样点的图形。（其中调用参数2 f1、f2 20Hz； 0.5 m1、m2 2）y1 Mgs in （2 兀 H）;y2 = m2 sin（2花 f2t）;y = y1 + y22.程序设计：相传古代印度国王要褒奖他的聪明能干的宰相达依尔（国际象棋发 明者），问他要什么？达依尔回答：“陛下只要在国际象棋棋盘的第一个格子上 放一粒麦子，第二个格子上放二粒麦子

15、，以后每个格子的麦子数都按前一格的 两倍计算。如果陛下按此法给我64格的麦子，就感激不尽，其他什么也不要了。” 国王想：“这还不容易！”让人扛了一袋麦子，但很快用光了，再扛出一袋还不 够，请你为国王算一下共要给达依尔多少小麦？ （ 1袋小麦约1.4X 108粒）。3.程序设计：公元前五世纪我国古代数学家张丘建在算经一书中提出了“百 鸡问题”：鸡翁一值钱五，鸡母一值钱三，鸡雏三值钱一。百钱买百鸡，问鸡翁、 母、雏各几何？三、设计提示1.函数名和函数文件名应相同；对调用参数的取值范围要检验是否符合要求，如 不符合要求，应给出出错信息（用if和error函数实现）。2.程序设计一一“百鸡问题”答案不

16、唯一。提示：设x:鸡翁数，则x的范围：0 19; y:鸡母数，则y的范围：033; z:鸡雏数，则z的范围：0100。四、实验报告要求1 .编写实现第二节实验内容（1）所使用的函数文件。2. 程序设计用M文件编写，并记录执行结果。“百鸡问题”答案不唯一，要给出 所有答案。3.书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的 流畅。五、参考答案第 1 题： function y,y1,y2=mwave(f1,m1,f2,m2), return, end ), return, end ), return, end ), return, end% 根据给定的频率和幅值计算标准正弦

17、函数 y1 、 y2 及其叠加 y 的波形。 if (f120) error(f1 超出范围！if (f220) error(f2 超出范围！if (m12) error(m1 超出范围！if (m22) error(m2 超出范围！% t=0:2*pi/(500-1):2*pi; y1=m1*sin(2*pi*f1*t); y2=m2*sin(2*pi*f2*t);波形);波形);波形 );y=y1+y2; figure subplot(311); plot(t,y1); title(y1 subplot(312); plot(t,y2); title(y2 subplot(313); pl

18、ot(t,y); title(y=y1+y2 % =第 2 题：a=1;s=0for i=1:64s=s+a;a=2*a;endn=s/1.4/10A8运行后得： n=1.3176e+011第 3 题： 解 设 x: y: z: 则： x+y+z=1005x+3y+z/3=100 这是一个欠定方程。 for x=0:19for y=0:33 for z=0:100if (x+y+z=100)&(5*x+3*y+z/3=100) d=x,y,zend end end end 运行后得结果： d = 0 25 75鸡翁数，则 鸡母数，则 鸡雏数，则的范围： 的范围： 的范围：0190330100d

19、 =41878d =81181d =12484实验六：二维图形和三维图形的创建、实验目的1.掌握二维图形的绘制。2.掌握图形的标注3了解三维曲线和曲面图形的绘制。二、实验内容1.生成1X 10维的随机数向量a,分别用红、黄、蓝、绿色绘出其连线图、脉 冲图、阶梯图和条形图，并分别标出标题“连线图”、“脉冲图”、“阶梯图”、“条 形图”。x2. 在同一个图形窗口中，绘制两条曲线 y1 =2x、y2 =(1/2);并分别在靠近相应 的曲线处标注其函数表达式。3编写一个mcircle(r)函数，调用该函数时，根据给定的半径 r,以原点为圆心 画一个如图所示的红色空心圆。(图例半径r=5)4.(1)绘一

20、个圆柱螺旋线(形似弹簧)图。圆柱截面直径为 10，高度为5,每圈上升高度为1。如左图所示。(2)利用(1)的结果，对程序做少许修改，得到如右图所示图形。三、设计提示1. Matlab允许在一个图形中画多条曲线： plot(x1 , y1, x2 , y2,)指令绘制 丫1 = fi(xi), y2 = f2(X2)等多条曲线。Matlab自动给这些曲线以不同颜色。标注可 用text函数。2.绘图时可以考虑极坐标和直角坐标的转换。3.三维曲线绘图函数为plots 0四、实验报告要求1. 编写实现第二节实验内容中所使用的函数命令， 并对二-2记录相应的生成结果。2.书写实验报告时要结构合理，层次分

21、明，在分析描述的时候，需要注意语言的 流畅。五、参考答案第一题t=rand(1,10); figure(l) sub plot(221); plot(t,r); title(连线图) sub plot(222); stem(t,y); title(脉冲图); sub plot(223); stairs(t,b); title(阶梯图); sub plot(224); bar(t,g); title(条形图);110.80.80.61 r 1 1 10.60.410.40.20.20ll01005101HL0.5510第二题:x=1:1:50;y1=2.Ax;y2=(1/2).Ax;figure

22、(l)p Iot(x,y1,r,x,y2,g); gtextCy1=2.Ax); gtext(y2=(1/2).x);14x 1012 10Iy1=2.y2=(1/2). x0 I II J I I I t I I I L0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50第3题：fun ctio n y,t=mcircle(r)%根据给定的半径r，以原点为圆心画一个红色空心圆。t=0:2* pi/64:2* pi;y=r* on es(size(t);sub plot(121), polar(t,y,*r)X,Y=pol2cart(t,y);%或者采用如下方法转换% X=r*cos(

23、t);% Y=r*si n( t);sub plot(122), p lot(X,Y,*r)axis equal;axis square;第4题： t=0: pi/180:2* pi*5;r1=10/2; x1=r1*cos(t); y1=r1*s in( t); z=t/(2* pi);sub plot(121), p Iot3(x1,y1,z)grid on Matlab语言及其在电子信息科学中的应用实验指导书% r2=linspace(5,0,length(t); x2=r2.*cos(t);y2=r2.*sin(t);subplot(122), plot3(x2,y2,z) grid

24、on实验七：Matlab多项式和符号运算、实验目的1 .掌握Matlab多项式的运算。2.了解符号运算。二、实验内容(边做实验，边将生成结果和图形拷贝到 Word文档中)1将多项式P(x)=(x-2)(x +3)(x-7)(x + 1)化为x的降幕排列。2.求一元高次方程的根。-5x8 -30x7 +150X6 +273x5 -1365x4 -820x3 +4100x2 +576x-2880 = 03.求一元高次方程的根，并画出左边多项式函数在 X引-2,2区间内的曲线。x4 -2x2 +1 =03 2 3 24.求多项式 fi(x)=x +3x +5x+7和 f2(x)=8x -6x + 4

25、x-2 的乘积 f (x)；并求5.求y=x5 +tan(4x2) +3的符号导数。6.用符号运算求实验内容4中的f(x)的表达式。三、设计提示1 .关于多项式运算的函数有 Poly、roots等。2.多项式做加减运算时要注意等长度。3. 符号表达式的输入可以用字符串方式，也可以用 sym函数。四、实验报告要求1. 编写实现第二节实验内容中所使用的函数文件，并记录相应的生成结果和图形。2.对于多项式的结果应以多项式向量和多项式表达式两种方式记录。3.书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的 流畅。五、参考答案第1题：P=p oly(2,-3,7,-1) 结果：P =

26、1 -5 -19 29 42即：P(X)=x4 -5x3 -19x2 +29x +42第2题：P 仁1 -5 -30 150 273 -1365 -820 4100 576 -2880; x1=roots( P1)结果：x1 =5.0000-4.00004.0000-3.00003.0000-2.0000-1.00002.00001.0000第3题：P 2=1 0 -2 0 1; x2=roots( P2) n=1;for x=-2:0.01:2y(n )=sum( P2.*(xA(le ngth( P2)-1):-1:0); % 或者 y(n )=xA4-2*xA2+1;n=n+1;end

27、x=-2:0.01:2; Plot(x,y) 结果：(有重根！) x2 =1.0000 + 0.0000i1.0000 - 0.0000i-1.0000 + 0.0000i-1.0000 - 0.0000i第4题：f1=1 3 5 7;f2=8 -6 4 -2;f=con v(f1,f2)f11=zeros(1,le ngth(f)-le ngth(f1),f1q,r=dec on v(f-f11,f2)结果：f =8即：f11 =0q =%补0，与f同维36 -28 18 -1418 26f(X)=8x6 +18x5 +26x4 +36x3 -28x2 +18x -141.0000 3.00

28、00 5.0000 6.8750r =0 0 0 0 -3.7500 -4.5000 -7.2500第 5 题：y=xA5+ta n(4*xA2)+3;diff(y) 结果： ans =5*xM+8*(1+ta n(4*xA2)A2)*x第 6 题：f1=sym(x3+3*x2+5*x+7);f2=sym(8*x3-6*x2+4*x-2);f=f1*f2collect(f)(f-f1)/f2collect(ans)结果：f =(x3+3*x2+5*x+7)*(8*x3-6*x2+4*x-2)f =8*x6+18*x5+26*x4+36*x3-28*x2+18*x-14h = (-21+8*x6+18*x5+26*x4+35*x3-31*x2+13*x)/(8*x3-6*x2+4*x-2)h = (-21+8*x6+18*x5+26*x4+35*x3-31*x2+13*x)/(8*x3-6*x2+4*x-2)实验八：线性时不变系统的时域响应、实验目的1 掌握线性时不变系统的三种描述形式一一传递函数描述法、 零极点增